CN106061814B - 对超过lcc的转向转矩限制的预先警报 - Google Patents

对超过lcc的转向转矩限制的预先警报 Download PDF

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Abstract

一种方法，当车道保持和/或车道定中***在车辆到达曲线之前以当前速度不能够越过小半径曲线时，所述方法用于向车辆驾驶员提供警告。所述方法在未来以预定的采样时间数获取车道信息，以及为所述车辆生成期望路线。所述方法也获取车辆运动信息，以及基于所述期望路线和所述车辆运动为所述车辆确定转向角度，而使所述车辆追踪所述期望路线。所述方法为每一个转向角度确定转向转矩，以及确定任何转向转矩是否超过所述预定的转矩限制。如果在要求所述车道保持***提供转矩以使所述车辆转向之前，任何所述转向转矩确实超过了所述预定的转矩限制，则所述方法发布警报。

Description

对超过LCC的转向转矩限制的预先警报
发明领域
本发明大体上涉及一种用于在自主或者半自主驾驶车辆中提供与车道定中（LC）和/或车道保持（LK）有关的驾驶员警报的***和方法，更加具体地涉及一种用于在自主或者半自主驾驶车辆中提供与车道定中和/或车道保持有关的驾驶员警报的***和方法，所述***和方法包括向车辆驾驶员提供早期警告，即该LC或者LK***以当前车辆速度不能够越过即将到来的转弯。
背景技术
车辆的操作正变得越来越自主，即，车辆能够在驾驶员干预更少的情况下提供更多的驾驶控制。巡航控制***已经在车辆上存在许多年，车辆操作员可以在巡航控制***处设定特定车辆速度，并且车辆在驾驶员不操作油门踏板的情况下维持该速度。本领域中最近开发出了适应性巡航控制***，其中，该***不仅维持设定速度，而且在使用多个传感器（诸如雷达、LiDAR和摄像机）检测到主车辆前方有缓慢移动车辆的情况下，自动地使该车辆减速。现代车辆控制***还可以包括自主停车，其中，车辆将自动地提供用于停靠车辆的转向控制，以及其中，如果驾驶员作出可能影响车辆稳定性和车道定中能力的急转向改变，则该控制***将进行干预，其中，该车辆***试图将车辆维持在车道的中心附近。全自主车辆已经显示出，在遵守所有交通规则的同时在模拟城市交通状况下以多达30 mph行驶。
随着车辆***改善，其将变得更加自主，目标是完全自主驾驶车辆。未来车辆将可能采用用于如下操作的自主***：车道改变、车道保持、车道定中、经过、远离交通、进入交通等。随着这些***在车辆技术中变得更加普遍，同样必要的是确定驾驶员在结合这些***的情况下在控制车辆速度、操纵和覆盖自主***上所起的作用。
半自主车辆控制***的示例可以在如下专利中发现：于2012年5月29日授权的标题为 “Model Based Predictive Control for Automated Lane centering/changingcontrol systems”的美国专利第8,190,330号，该专利转让给本申请的受让人并且以引用的方式并入本文，该专利公开了一种用于在自主或者半自主车辆中为车道定中和车道改变目的提供转向角度控制的***和方法。于2012年5月1日授权的标题为“Detection ofDriver Intervention During a Torque Overlay Operation in an Electric PowerSteering System”的美国专利第8,170,751号，该专利转让给本申请的受让人并且以引用的方式并入本文，该专利公开了一种用于通过检测转矩过度操作的驾驶员干预而控制车辆转向的***和方法。
如所提及的，车道定中和/或车道保持***已经在本领域中显示出使得车辆自动地遵循车辆行进车道。当前的车道定中和车道保持控制器通常为了安全的目的而具有最大转向转矩限制，例如，3牛顿米。然而，在某些驾驶条件下，诸如以高速公路速度驾驶和越过具有相当小的曲率半径（诸如，500米）的转弯，该转向转矩限制不够高而不能将车辆维持在车道中。特别地，在这类条件下，车辆转向需要多于3牛顿米的转向转矩来保持在车道内。由于该转矩量超过了车道定中***可以提供的转矩，所以车道定中和/或车道保持算法必须处理该问题。当车辆开始在车道外部行进时，当前的车道定中和车道保持控制器通常采用车道偏离警告。由于车辆驾驶员在自主车辆驾驶期间可能不是完全集中注意的，所以***在车辆离开车道时给出的任何车道偏离警告均可能对于车辆操作员接管对车辆的控制并且保持在车道内而言太迟。因此，本领域中存在一种需要，需要在这种情形之前提供警告以便使驾驶员可以充分作出反应。
上文的讨论涉及为了车道保持目的而确定转向转矩。通常的车道保持或者车道改变控制算法计算作为指令以使车辆转向的车辆转向角度且不计算转向转矩。然而，大多数转向***（例如，电动助力转向（EPS）***）通常仅接受转向转矩作为指令。因此，这些***需要一些技术来将转向角度转换为转向转矩。转向角度至转向转矩的不精确转换可能导致在车道控制操纵期间的车辆振荡。当前的转向模型通常不适用于在车道控制算法中将转向角度转换为转向转矩，这是因为计算能力有限、不存在适合的传感器、以及在走走停停情形中角度至转矩的转换不精确。因此，本领域中存在一种需要，需要在这类车道控制***中将转向角度指令有效地转换为转向转矩指令。
发明内容
本公开描述了一种***和方法，当车道保持和/或车道定中***在车辆到达曲线之前以当前的车辆速度不能够越过小半径曲线时，该***和方法用于向车辆驾驶员提供警告或者警报。当接合车道定中/车道保持***时，该方法在未来以预定的采样时间数获取关于车道的车道信息并且为车辆生成期望路线以在每个采样时间处将车辆维持在车道中。该方法还获取在每个采样时间处将车辆维持在期望路线上所需的车辆运动信息，并且基于期望路线和车辆运动为车辆确定对于该车辆追踪期望路线必要的转向角度。该方法确定在接下来几秒钟使车辆转向所需的转向转矩，并且确定任何转向转矩在接下来几秒钟是否超过预定转矩限制。如果在车辆偏离车道或者在要求车道保持***提供转矩以使车辆转向之前，任何转向转矩确实超过了预定转矩限制，则该方法发布警报。
本发明的附加特征将连同附图一起从如下描述和所附权利要求书中变得明显。
附图说明
图1是示例性车辆转向***的示图；
图2是在具有曲线的车辆车道上行进的主车辆的示图；
图3是示出用于预测车辆路线的已知过程的流程框图；
图4是示出用于确定车辆转向角度的过程的流程框图；
图5是示出车辆横向动态的示图；
图6是流程图，其示出了用于在车道定中/车道保持***需要超过最大转矩限制的转向转矩的情况下确定是否发布驾驶员警报的过程；
图7是流程图，其示出了用于开发将转向角度转换为转向转矩的转向模型的过程的概览；
图8是流程图，其示出了在图7中示出的过程的离线部分；以及
图9是流程图，其示出了用于实时地更新图7中示出的转向模型的过程。
具体实施方式
下文讨论的本发明的实施例涉及一种用于在车道定中和/或者车道保持***不能够越过小半径曲线（tight curve）时提供早期驾驶员警报的***和方法，该讨论本质上仅仅是示例性的，并且决不意在限制本发明或者其应用或使用。
如下描述包括对车辆转向角度与车辆转向转矩之间的关系的讨论。为了该讨论，图1示出了包括转向盘12以及车轮14和16的示例性车辆转向***10。转向盘12以本领域的技术人员充分理解的方式通过转向柱18和轮轴20联接至轮14和16，从而当驾驶员转动转向盘12时，轮14和16相应地转动。
转向***10包括具有安装至轮轴20的电动转向马达26的电动助力转向（EPS）***24，该电动助力转向***24以本领域中充分理解的方式响应于车辆驾驶员转动转向盘12而提供电动转向辅助。换言之，当车辆驾驶员转动转向盘12时，该EPS***24使轮14和16转动车辆驾驶员指令的量，从而使得轮14和16在路面上的转向更加容易。该车辆***10还可以包括主动前轮转向（AFS）***28，该主动前轮转向***28包括安装至转向柱18的电动机30。AFS***对于本领域的技术人员已知的是，其在与车辆驾驶员转动转向盘12有关的各种类型的车辆稳定性控制***中提供附加转向或者校正转向，其中，AFS***28将转向盘12从轮14和16上分离。
转向***10还包括EPS电子控制单元（ECU）32，该电子控制单元32在一个实施例中构造为提供总体EPS***控制。ECU 32还包括车道定中和/或车道保持***34，该车道定中和/或车道保持***34用于在与本文的讨论一致的自主或者半自主车辆中提供适应性车道保持和车道定中控制。如本领域的技术人员所理解的，EPS***24通过如下方式而在车辆转向上电气地辅助驾驶员：将可变马达转矩指令T M 应用至转向马达26并且根据需要应用转矩覆盖指令（TOC），该转矩覆盖指令（TOC）在EPS辅助转向操纵期间更改马达转矩指令T M 的值。
安装至转向柱18的转向角度传感器36测量转向盘12和转向柱18的旋转并且提供指示其的转向角度信号θ s 。安装至转向柱18的转矩传感器38测量转向柱18上的转矩并且提供指示其的转矩信号T s 。ECU 32与角度传感器34和转矩传感器38电气地连通，从而使转向角度信号θ s 和转向转矩信号T s 可用于ECU 32。ECU 32处理一组车辆性能值（其包括转向角度信号θ s 和转向转矩信号T s ）并且连续地监测车辆参数，诸如但不限于车辆的速度、车辆横摆角速度、车辆横向和纵向角速度等。此外，ECU 32可以构造为从各个车道检测传感器接收数据，该各个车道检测传感器通常安装至车辆的外面。在许多***中，车道检测传感器包括安装至车辆上的多个位置处（诸如，车辆的前挡风玻璃、在车辆外后视镜下方等）的车道检测摄像机，该车道检测摄像机构造为感测附在路面的车道标线。车道标线通常指示限定出车道的几何结构的边界线，包括车道中心。本领域的技术人员将理解，车道控制***34可以使用处理器和除了ECU 32之外的ECU来监测和确定车道的中心。
图2是示出了在车道56上行进并且靠近车道56中的曲线58的、包括前视摄像机54的主车辆52的示图50。该摄像机54意在表示车辆52上的用于检测车道标线和车道52周围的其它物体的摄像机、传感器、雷达、激光雷达等的所有组合。车道定中/车道保持***34试图将主车辆52维持在由线60表示的车道56的中心处。通过本文讨论的且在本领域中已知的过程，***34向车辆52提供转向转矩，以便在未来时间t 1 、t 2 、t 3 、t 4 等处当车辆越过曲线58时通过车辆52的预期位置来提供车道定中和车道保持。
本发明提出在如下情况之前向车辆驾驶员发布早期警告性警报：当车道定中/车道保持***34由于该***34上的最大转向转矩限制导致的车辆速度和曲率半径而不能够将车辆52维持在车道56上时。通过提前向驾驶员提供警告，即车道定中/车道保持转向控制可能需要在速度上作出调节以便维持车道定中，如果期望的话，驾驶员将能够接管车辆控制以便维持车辆速度。当前***通常采用车道偏离警告（LDW），其在车辆52处于车道边界线的外部时提醒车辆驾驶员。然而，该警报可能不够早使得驾驶员不能接管转向控制以将车辆52维持在车道56中。通常的是对于高速公路速度，车辆52可以在零点几秒内离开车道56。因此，早期驾驶员警告对于减小交通事故的几率很重要。
图3是示出了已知路线预测算法的过程的流程框图70，该已知路线预测算法用于预测车辆52的路线以用于进行车道定中和车道保持。框72表示车辆感测装置和***，该车辆感测装置和***提供各个车辆参数和变量以提供路线预测，所述各个车辆参数和变量包括车辆纵向速度v x 、车辆横摆角速度w、车辆横向加速度a y 、车辆转向角度δ和转向转矩τ。这些参数和变量发送至车辆动态框74，该车辆动态框74通过已知技术计算车辆横向速度v y 。车辆横向速度v y 是如下车辆速度量：车辆52需要采用该车辆速度量来使得车辆52转向至中心线60并且为了车道定中目的而遵循期望车辆路线。接着，路线预测框76基于车辆横向速度v y 来确定车辆52的路线，该路线给出车辆52在与当前时间t相隔的时间间隔Δ（例如，100ms）的整数倍的未来的位置，该位置表示为车辆横向距离y(t+Δ)和车辆方位角θ(t+Δ)。图2示出了t 1 =t+Δ、t 2 =t+2Δ、t 3 =t+3Δ等。车道定中算法使用由y(t+Δ)和θ(t+Δ)表示的车辆52的预测路线来提供用于转向角度δ的转向指令，以便使得车辆52的预测路线遵循中心线60。于2012年5月1日授予Lee的美国专利第8,170,739号公开了用于车辆路线预测的该目的的更多细节，Lee将其转让给本申请的受让人并且其以引用的方式并入本文。
本发明可以理解为鉴于转向角度δ来确定车辆未来路线的逆问题。本发明确定转向角度δ，并且接着确定从期望路线提供转向角度δ所需的转向转矩τ。图4是示出了该过程的总体概览的流程框图80，其中，在框82处将接下来几个时间步骤中的期望车辆路线提供为y d (t+Δ)和θ d (t+Δ)，y d (t+Δ)和θ d (t+Δ)与来自框76的预测路线是相同值或者相似值。例如，良好的车道定中/车道保持控制器可以将车辆控制为精确地遵循期望路线。在这种情况下，车辆的未来路线将非常接近最初的计划路线。将期望路线发送至框84以确定在每个该未来时间步骤处遵循该路线所需的车辆运动。特别地，算法在每个时间步骤处确定车辆纵向速度v x 、车辆横向速度v y 、车辆横摆角速度w、车辆横向加速度a y 、和车辆横摆加速度。将这些车辆运动参数提供至框86，框86采用基于车辆动态的算法来计算在未来时间点处遵循期望路线的车辆转向角度δ。如将在下文讨论的，接着将该转向角度δ转换为在这些时间处的转向转矩τ以便确定任何这些转矩是否超过了车道定中***34所需的最大转矩，如果确实如此，则提供驾驶员警报。
该过程的第一步是，使用在车辆52上的诸如摄像机54、GPS、地图数据库等的多个感测***来捕获在与车辆52的当前位置相距的一定预览距离（例如，三秒钟的行进距离）内的车道数据。
该过程的下一步是，使用该车道数据在框82处生成期望路线。例如，该期望路线可以由如下多项式方程表示：
其中，x为距离车辆中心的纵向距离，y为距离车辆中心的横向距离，v x 为车辆纵向速度，L为车道宽度，以及ΔT为路线生成距离的时间。系数或者参数a 1 、a 2 ……a 5 是从由车道感测***测量出的车道几何数据中获取的，该车道感测***通常是前视摄像机。
一旦确定了期望车辆路线，即，确定了方程（1）中的所有参数a 1 、a 2 ……a 5 ，则该过程的下一步是，在框84处确定车辆状态预测或者沿着该路线的车辆运动。特别地，可以基于由方程（1）得出的期望路线在每个时间步骤处从该路线计算出由车辆纵向速度v x 、车辆横向速度v y 、车辆横摆角速度w、车辆横向加速度a y 、和车辆横摆加速度表示的如下未来车辆运动：
其中：
在期望路线中：
为了使车辆52遵循由方程（1）得出的期望路线，车辆52应维持分别从方程（4）、（7）、（9）和（10）得出的车辆纵向速度v x 、车辆横向速度v y 、车辆横摆角速度w、车辆横向加速度a y 、和车辆横摆加速度。
一旦基于上文涉及的参数在每个时间步骤处确定了未来车辆运动，算法接着在这些时间步骤处从期望车辆路线和车辆动态计算预期转向角度δ。图5是示出了车轮92和94以及车道中心线96并且包括在该计算中采用的变量的示图90。例如，可以通过如下方程针对每个时间步骤t1、t2、t3......计算出转向角度δ：
其中，m为车辆质量，Ι为车辆惯量，C f 和C r 分别为前侧偏刚度和后侧偏刚度，a为从车辆中心至前轮轴的距离，并且b为从车辆中心至后轮轴的距离。
一旦针对每个时间点确定了转向角度δ，就需要确定与每个转向角度δ相关联的以将车辆维持在期望路线上的转向转矩τ，从而确定任何转矩是否超过了车道保持/车道定中***34可允许的最大转矩。可以使用对于本领域的技术人员已知的任何适合技术来确定转向转矩τ。例如，可以使用如下方程来提供该计算：
其中，转向角度δ由传感器测量，τ driver 为驾驶员的转向输入转矩，假设其在建模过程期间为零，τ EPS 为已知的EPS马达转矩指令，τ SAT 为可以从下文详细地讨论的动态方程或者经验数据集估算的转向自对准转矩，n和m为***阶数并且可以分别例如为2和3，z -1 表示响应于车辆52的转向***的一步延迟，z -2 表示响应于车辆52的转向***的两步延迟等，以及D是采样时间数的纯时延。
***阶数n和m可以取决于模型的精确度而增加。值c 0 ……c n 和d 1 ......d m 是未知的，而目标是在方程（12）中找出未知参数c 0 ......c n 和d 1 ……d m 。在一个实施例中，采用自回归移动平均模型的训练方法可以用于在车辆测试期间获取未知参数，如下文将讨论的。
方程（12）使用***延迟和转矩数据和过去的转向角度的历史来为转向***建模。该模型不需要轮胎和转向动态的先前知识。参数c 0 ......c n 和d 1 ……d m 是通过使用测量出的转向角度和转向转矩数据而在车辆测试期间获取的，并且接着在车辆操作期间将该参数提供在表中以便可以使用已知转向角度δ从方程（12）计算转向转矩τ。应注意，方程（12）是用于基于转向角度δ确定转向转矩τ的一种技术。然而，本领域中可以已知用于基于转向角度δ来确定可适用于上文讨论的本发明的转向转矩τ的其它技术。
图6是示出了过程的流程图100，该过程用于基于上文的讨论来确定在车道定中/车道保持***34需要超过***34的最大转矩限制的转向转矩的情况下是否给出驾驶员警报。算法始于椭圆形102并且当车道定中***34断开接合时在框104处等待。算法接着在决策菱形106处确定是否存在用于接合车道定中***34的驾驶员请求，并且如果没有的话，则算法返回至框104。如果存在驾驶员用于接合车道定中***34的请求，则算法基于用于遵循车道（诸如，车道标线）的要求是否可以用于提供车道定中而进行检查以确定车道定中在决策菱形108处是否可用。如果车道定中在决策菱形108处不可用，则算法返回至框104，但如果车道定中在决策菱形108处可用，则算法前进至框110处以接合车道定中***34。
一旦车道定中***34被接合，算法在框112处捕获所需的车道数据以提供车道定中并且如上文讨论的那样在框114处生成期望车辆路线。接着在框116处预测车辆路线并且接着如上文在框84处所讨论的那样在框118处确定车辆运动。算法接着以上文在框86处所讨论的方式在框120处从预测的车辆运动计算转向角度δ。算法接着在框122处获取转向动态以基于计算出的转向角度δ计算转向转矩τ，并且接着在框124处计算转向转矩τ。算法为所有采样时间计算转向角度δ和转向转矩τ。算法在决策菱形126处确定任何转向转矩τ是否超过预定最大转矩限制，并且如果没有，则在框128处不发布驾驶员警报，但如果任何转矩确实超过了该限制，则在框130处发布驾驶员警报。
基于转向角度δ来确定车辆转向转矩τ的需要是大多数自动转向控制情形的共同问题。在已知的***中，转向角度传感器36测量转向盘角度δ，但传感器不可用来直接测量车轮角度，并且因此车轮角度通常是通过转向模型来估算。可以用于将车辆转向角度δ转换为车辆转向转矩τ的已知转向模型（诸如，下文的方程（14）至（17）示出的Paceka转向模型，其中，这些方程中的变量可以在图1中找到）通常需要高计算能力并且通常不适用于快速运行的车辆运动控制特征。进一步地，转向动态在低速车辆运动下与在高速车辆运动下不同。因此，由于计算能力有限、不存在车轮角度传感器、以及在走走停停情形下的不精确，所以已知的转向模型通常不可以直接适用于车道定中***。
对于这些应用，可以使用方程（12）而不是上文讨论的驾驶员警报过程。方程（12）提供广义高阶转向模型，该广义高阶转向模型可以使用有限的计算能力来提供更大的精确度和性能。如果不需要高精确度，则方程（12）可以减小复杂度以便更快速的操作。如下文将进一步详细地讨论的，方程（12）在计算能力上提供平衡和精确度。
图7是流程图160，其示出了用于开发将转向角度δ转换为转向转矩τ的转向模型的过程的概览。在框162处，算法确定自对准转矩τ SAT 的估算，可以使用动态方程或者经验数据集来执行该估算。对于从动态方程估算转矩τ SAT 的实施例，可以使用如下方程（18）。
其中：
以及其中，K 1、K 2和K 3为来自轮胎特性的作为前轮胎刚度C f 和后轮胎刚度C r 的函数的已知常量，m为车辆质量，w为车辆横摆角速度，L p 为气动拖距，以及L m 为机械拖距。在用在车道定中/车道保持***中时，所有这些参数对于小滑移角是已知的且被看作是恒定的。机械拖距L m 仅是转向几何图形的函数并且可以从车轮后倾角确定。
使用经验数据集来确定自对准转矩τ SAT 可以根据下文来执行。基于经验的估算技术使用预收集的数据集并且将转矩τ SAT 建模为二维查阅表，τ SAT = f (速度，转向角)。为了从经验数据来估算转矩τ SAT ，车辆受到已知初始转向角度（诸如10°、20°、30°等）的驱动并且预先指定车辆速度，诸如，10 mph、20 mph、30 mph等。接下来，将转向转矩应用至车辆转向***并且转向转矩增加直到转向盘12达到稳定状态。将转向盘12保持在初始转向角度处的转向转矩是自对准转矩τ SAT 。注意，当前的转向***具有从计算机指令生成转向转矩的能力。在各个转向盘角度和车辆速度处重复上面的步骤，并且填入完整的查阅表。
在框164处，离线转向模型用于向转矩估算提供角度，其中，模型阶数n和m被选择用于特定应用。离线转向模型可以是重新写为如下方程的方程（12）：
其中，k为当前时间步骤，以及k-1为前一个时间步骤。
方程（22）中的纯时延D可以通过单独测试程序找到，诸如，通过步骤响应测试，即，向转向***发送步骤转矩并且测量转矩指令被发送的时间与转向***开始移动的时间之间的时间差。
算法接着应用已知的转向转矩指令并且在每个时间步骤（诸如，每10 ms）处测量转向角度δ。对于m=3且n=2的示例，该过程收集至少五个数据集以便求解参数c 0 、c 1 、c 2 、d 1 和d 2 。算法接着应用最小二乘法来求解方程（22）以便得出这些参数。
算法接着在框166处考虑离线模型的速度变化。转向动态取决于车辆速度而变化。对于提高转矩转换的精确度，为转向模型提供三个速度变化，包括低速L、中速M、和高速H。下面针对每个这些速度重新写出方程（12）。如上文那样针对每个速度确定变量c 0 ......c n 和d 1 ……d m 。
纯时延D不是车辆速度的函数，并且在所有速度变化中将保持不变。
图8是示出了上文针对框162、164和166所讨论的算法的离线部分的操作的流程图170。算法始于椭圆形172，并且在框174处从动态方程或者查阅表估算自对准转向转矩τ SAT 。算法接着在框176处应用已知的转向转矩指令，并且在框178处测量和记录这些转矩的转向盘角度δ。算法接着在框180处记录转向转矩指令τ并且在框182处找出标称转向模型参数。算法接着在框184处针对低速、在框186处针对中速、以及在框188处针对高速更新转向模型，并且算法在椭圆形190处结束。作为该离线过程的结果，来自方程（23）、（24）和（25）的离线模型的所有参数c和d均将被确定。
回到图7，算法然后使用上文所讨论的方程（23）、（24）和（25）的离线模型并且在框168处在车辆操作期间自动地实时调节模型。特别地，如下讨论描述了一种对于当模型不再生成精确转矩转换时在车道定中***可操作的同时方程（22）中的转向模型如何自动地实时地被调节的技术。首先，方程（22）被重新写作：
如上，转向和转矩值δ(k)、δ(k-1)……τ(k-D)、τ(k-D-1)……是测量的数据，并且参数c 0 ......c n 和d 1 ……d m 是使用最小二乘法过程计算的。角度是在前一个时间步骤处求解的参数组。该参数组将通过使用新测量的数据集被更新为角度。更新的方程由如下方程给定：
其中，λ为在0与1之间的遗忘因子组并且是可调谐的。
该过程在车辆的操作期间针对所有速度变化转向模型（低速、中速和高速）应用更新的方程。图9是示出了用于实时地更新上文所讨论的转向模型的过程的流程图140，其中，与流程图100相同的步骤由相同的附图标记表示。一旦在框110处接合了车道定中***34，算法然后在框142处接合转向模型更新算法。一旦接合了转向模型更新算法，算法在框144处测量和记录转向盘角度δ，在框146处估算自对准转向转矩τ SAT ，以及在框148处针对每个转向盘角度δ记录转向转矩指令τ。算法接着在决策菱形150处确定参数变化是否大于预定阈值，并且如果不是，意味着当前转向模型正提供转向角度至转向转矩的精确转换，则返回去确定在框110处是否已经接合了车道定中/车道保持***34。如果在决策菱形150处参数大于阈值，意味着当前转向模型没有提供转向角度至转向转矩的精确转换，则算法如上文讨论的那样在框152处更新在线转向模型。算法然后在框154处应用低速转向模型，在框156处应用中速转向模型，以及在框158处应用高速转向模型。
如本领域的技术人员将理解的，本文所讨论的用于描述本发明的多个和各个步骤和过程可以涉及由计算机、处理器、或者使用电学现象来操控和/或转变数据的其它电子计算装置执行的操作。这些计算机和电子装置可以采用包括非暂时性计算机可读介质的各种易失性和/或非易失性存储器，非暂时性计算机可读介质具有储存在其上的可执行程序，包括能够由计算机或者处理器执行的各种代码或者可执行指令，其中，存储器和/或计算机可读介质可以包括所有形式和类型的存储器以及其它计算机可读介质。
上述讨论仅仅公开和描述了本发明的示例性实施例。本领域的技术人员将从这些讨论和从附图以及权利要求书中容易地意识到，在不背离在所附权利要求书中定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中作出各种变化、修改和变型。

Claims (19)

1.一种用于在车辆受车道保持***控制的同时提前确定车辆转向转矩是否超过预定最大转向转矩限制的方法，所述方法包括：
获取关于车辆在未来以预定的采样时间数行进的车道的车道信息；
为所述车辆生成期望路线，以将所述车辆维持在所述车道中；
获取在每个所述采样时间处将所述车辆维持在所述期望路线上所需的车辆运动信息；
基于所述期望路线和所述车辆运动信息，为所述车辆确定对于所述车辆在每个所述采样时间处追踪所述期望路线必要的转向角度；
确定针对每个所述转向角度使所述车辆转向所需的所述车辆转向转矩；
确定任何所述车辆转向转矩是否超过所述预定最大转向转矩限制；以及
如果在要求所述车道保持***指令转矩以使所述车辆转向之前，任何所述车辆转向转矩确实超过了所述预定最大转向转矩限制，则发布警报。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成期望路线包括：使用多项式方程。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多项式方程为：
其中，x为距离所述车辆中心的纵向距离，y为距离所述车辆中心的横向距离，v x 为车辆纵向速度，L为车道宽度，ΔT为路线生成距离的时间，以及系数a 0 、a 1 、a 2 、a 3 、a 4 、a 5 是从由车道感测***测量出的车道几何数据中获取的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，获取车辆运动信息包括：获取车辆纵向速度v x 、车辆横向速度v y 、车辆横摆角速度w、车辆横向加速度a y 、和车辆横摆加速度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，为所述车辆确定转向角度包括使用如下方程：
其中，v y 为车辆横向速度，v x 为车辆纵向速度，w为车辆横摆角速度，m为车辆质量，δ为车辆转向角度，I为车辆惯量，C f 为前侧偏刚度，C r 为后侧偏刚度，以及a为从车辆中心至前轮轴的距离，以及b为从车辆中心至后轮轴的距离。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定车辆转向转矩包括使用如下方程：
其中，τ total 为总转矩并且包括自对准转矩、驾驶员发动转矩和转向***转矩，δ为车辆转向角度，z为表示针对转向***的响应的***延迟的变量，D为作为采样时间数步骤的纯时间延迟，c和d为转向***参数，以及n和m为***阶数。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述转向***参数c和d通过使用最小二乘法来求解。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，生成期望路线包括：生成车辆横向距离和车辆方位角。
9.一种用于在车辆受车道保持***控制的同时确定车辆转向转矩是否超过预定最大转向转矩限制的方法，所述方法包括：
获取关于车辆在未来以预定的采样时间数行进的车道的车道信息；
为所述车辆生成期望路线，以将所述车辆维持在所述车道中，包括在每个采样时间处确定车辆横向距离和车辆方位角；
获取在每个所述采样时间处将所述车辆维持在所述期望路线上所需的车辆运动信息，包括获取车辆纵向速度、车辆横向速度、车辆横摆角速度、车辆横向加速度和车辆横摆加速度；
基于所述期望路线和所述车辆运动信息，为所述车辆确定对于所述车辆在每个所述采样时间处追踪所述期望路线必要的转向角度；
确定针对每个所述转向角度使所述车辆转向所需的所述车辆转向转矩；
确定任何所述车辆转向转矩是否超过所述预定最大转向转矩限制；以及
如果在要求所述车道保持***指令转矩以使所述车辆转向之前，任何所述车辆转向转矩确实超过了所述预定最大转向转矩限制，则发布警报。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，为所述车辆确定转向角度包括使用如下方程：
其中，v y 为车辆横向速度，v x 为车辆纵向速度，w为车辆横摆角速度，m为车辆质量，δ为车辆转向角度，I为车辆惯量，C f 为前侧偏刚度，C r 为后侧偏刚度，以及a为从车辆中心至前轮轴的距离，以及b为从车辆中心至后轮轴的距离。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，确定车辆转向转矩包括使用如下方程：
其中，τ total 为总转矩并且包括自对准转矩、驾驶员发动转矩和转向***转矩，δ为车辆转向角度，z为表示针对转向***的响应的***延迟的变量，D为作为采样时间数步骤的纯时间延迟，c和d为转向***参数，以及n和m为***阶数。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述转向***参数c和d通过使用最小二乘法来求解。
13.一种用于在车辆受车道保持***控制的同时确定车辆转向转矩是否超过预定最大转向转矩限制的警报***，所述警报***包括：
第一构件，所述第一构件用于获取关于车辆在未来以预定的采样时间数行进的车道的车道信息；
第二构件，所述第二构件用于为所述车辆确定期望路线，以将所述车辆维持在所述车道中；
第三构件，所述第三构件用于获取在每个所述采样时间处将所述车辆维持在所述期望路线上所需的车辆运动信息；
第四构件，所述第四构件用于基于所述期望路线和所述车辆运动信息，为所述车辆确定对于所述车辆在每个所述采样时间处追踪所述期望路线必要的转向角度；
第五构件，所述第五构件用于确定针对每个所述转向角度使所述车辆转向所需的所述车辆转向转矩；
第六构件，所述第六构件用于确定任何所述车辆转向转矩是否超过所述预定最大转向转矩限制；以及
第七构件，所述第七构件用于如果在要求所述车道保持***指令转矩以使所述车辆转向之前，任何所述车辆转向转矩确实超过了所述预定最大转向转矩限制，则发布警报。
14.根据权利要求13所述的警报***，其中，用于生成期望路线的第二构件使用多项式方程。
15.根据权利要求14所述的警报***，其中，所述多项式方程为：
其中，x为距离所述车辆中心的纵向距离，y为距离所述车辆中心的横向距离，v x 为车辆纵向速度，L为车道宽度，ΔT为路线生成距离的时间，以及系数a 0 、a 1 、a 2 、a 3 、a 4 、a 5 是从由车道感测***测量出的车道几何数据中获取的。
16.根据权利要求13所述的警报***，其中，用于获取车辆运动信息的第三构件获取车辆纵向速度v、车辆横向速度v y 、车辆横摆角速度w、车辆横向加速度a y 、和车辆横摆加速度。
17.根据权利要求13所述的警报***，其中，用于为所述车辆确定转向角度的第四构件使用如下方程：
其中，v y 为车辆横向速度，v x 为车辆纵向速度，w为车辆横摆角速度，m为车辆质量，δ为车辆转向角度，I为车辆惯量，C f 为前侧偏刚度，C r 为后侧偏刚度，以及a为从车辆中心至前轮轴的距离，以及b为从车辆中心至后轮轴的距离。
18.根据权利要求13所述的警报***，其中，用于确定车辆转向转矩的第五构件使用如下方程：
其中，τ total 为总转矩并且包括自对准转矩、驾驶员发动转矩和转向***转矩，δ为车辆转向角度，z为表示针对转向***的响应的***延迟的变量，D为作为采样时间数步骤的纯时间延迟，c和d为转向***参数，以及n和m为***阶数。
19.根据权利要求18所述的警报***，其中，所述转向***参数c和d通过使用最小二乘法来求解。
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